JP3427961B2 - Method and apparatus for producing fiber grating - Google Patents
Method and apparatus for producing fiber gratingInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ファイバグレーテ
ィングの作製方法及び作製装置に関するものであり、高
品質で長尺なファイバグレーティングを効率的に作製で
きるように工夫したものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fiber grating manufacturing method and a fiber grating manufacturing apparatus, and is devised so that a high quality and long fiber grating can be efficiently manufactured.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光ファイバのコアに紫外線を照射して屈
折率変調を誘起することにより作製するファイバグレー
ティングは、狭帯域で波長選択性に優れた反射型フィル
タである。狭帯域化を図るためにはグレーティング長を
長くする必要がある。また分散補償デバイスとして用い
るときも長さがそのまま補償量に比例するため、補償量
を大きくするとそれだけ長さが必要になる。このような
長尺で帯域の狭いファイバグレーティングを作製する方
法として走査型照射法が下部文献［１］［２］などで提
案されている。
［１］J. Martin and F. Ouellette, "Novel writing t
echnique of long andhighly reflective in-fiber gra
tings", Electron. Lett. vol. 30, no.10, pp. 811-81
2, 1994.
［２］H. N. Rourke, S. R. Baker, K. C. Byron, R.
S. Baulcomb, S. M.Ojhaand S. Clements, "Fabricatio
n and characterisation of long,narrowband fiber gr
atings by phase mask scanning", Electron.Lett.,vo
l. 30, no. 16, pp. 1341-1342, 1994.2. Description of the Related Art A fiber grating manufactured by irradiating a core of an optical fiber with ultraviolet rays to induce refractive index modulation is a reflection type filter having a narrow band and excellent wavelength selectivity. In order to narrow the band, it is necessary to lengthen the grating length. Also, when used as a dispersion compensation device, the length is directly proportional to the compensation amount, and therefore the longer the compensation amount, the longer the length becomes. As a method of producing such a long and narrow-band fiber grating, a scanning irradiation method has been proposed in the following documents [1] [2]. [1] J. Martin and F. Ouellette, "Novel writing t
echnique of long and highly reflective in-fiber gra
tings ", Electron. Lett. vol. 30, no.10, pp. 811-81
2, 1994. [2] HN Rourke, SR Baker, KC Byron, R.
S. Baulcomb, SMOjhaand S. Clements, "Fabricatio
n and characterisation of long, narrowband fiber gr
atings by phase mask scanning ", Electron.Lett., vo
l. 30, no. 16, pp. 1341-1342, 1994.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら紫外線を
長距離にわたって光ファイバに走査的に照射していく場
合、光がコアに均一にあたるとは限らないという問題が
ある。すなわち光ファイバのコアは極めて細いために照
射している紫外線ビームがコアからはずれていく可能性
がある。特に、効率良くファイバグレーティングを作製
するために円柱レンズなどでビームを収束させている場
合はビーム幅は数十μｍ以下になっているので、ビーム
がずれやすい。However, when ultraviolet rays are radiated scanningly onto an optical fiber over a long distance, there is a problem that the light does not always hit the core uniformly. That is, since the core of the optical fiber is extremely thin, there is a possibility that the radiated ultraviolet beam will deviate from the core. In particular, when the beam is converged by a cylindrical lens or the like in order to efficiently manufacture the fiber grating, the beam width is several tens of μm or less, and therefore the beam is likely to shift.
【０００４】一般に光ファイバのコアに形成されたグレ
ーティング、すなわちファイバグレーティングの反射波
長λB （Bragg 波長）は
λB ＝２ｎeff Λ ………（１）
であらわされる。ここでｎeff はコアの有効屈折率であ
り、Λはグレーティングのピッチである。ところで位相
マスク自体のピッチをΛPMとすると
２Λ＝ΛPM ………（２）
の関係がある。したがって同一の位相マスクを用いる限
り、得られるファイバグレーティングのピッチは常に同
じである。Generally, the reflection wavelength λ B (Bragg wavelength) of the grating formed in the core of the optical fiber, that is, the fiber grating is represented by λ B = 2n eff Λ (1). Here, n eff is the effective refractive index of the core, and Λ is the pitch of the grating. By the way, when the pitch of the phase mask itself is Λ PM , there is a relationship of 2Λ = Λ PM (2). Therefore, as long as the same phase mask is used, the pitch of the obtained fiber grating is always the same.
【０００５】一方、コアの有効屈折率（平均屈折率）ｎ
eff は紫外線による誘起屈折率変化が大きいほど大きく
なる。即ち紫外線照射量が多くなるとそれだけ屈折率変
化が大きくなる。したがって、得られるファイバグレー
ティングの反射波長λB は、（１）式からわかるよう
に、紫外線の照射総量（これはｎeff に対応している）
に比例して長波長側にシフトすることになる。On the other hand, the effective refractive index (average refractive index) n of the core
eff increases as the change in the induced refractive index due to ultraviolet rays increases. That is, as the irradiation amount of ultraviolet rays increases, the change in the refractive index increases accordingly. Therefore, the reflection wavelength λ B of the obtained fiber grating is, as can be seen from the equation (1), the total irradiation amount of ultraviolet rays (this corresponds to n eff ).
Will shift to the long wavelength side in proportion to.
【０００６】したがって、光ファイバの長さ方向に紫外
線照射量が不均一な場合、Bragg 反射波長の長さ方向の
分布が生じることになる。これは場所ごとにブラック反
射波長が異なっていることを意味し、フィルタとしての
特性上好ましくない。Therefore, when the ultraviolet irradiation amount is non-uniform in the length direction of the optical fiber, the Bragg reflection wavelength is distributed in the length direction. This means that the black reflection wavelength varies from place to place, which is not preferable in terms of filter characteristics.
【０００７】そこで誘起屈折率変調の振幅が長さ方向に
一定になるように紫外線を長さ方向に均一に照射する方
法が必要となるが、これまでは有効で実用的な方法が存
在しなかった。ひとつの手段として比較的ビーム径を大
きくして照射するということが考えられる。しかしなが
ら、紫外線強度が弱いため誘起屈折率変化の速度が遅
く、結果としてファイバグレーティングの作製にきわめ
て時間がかかるという問題点がある。Therefore, a method for uniformly irradiating ultraviolet rays in the length direction so that the amplitude of the induced refractive index modulation is constant in the length direction is required, but there is no effective and practical method so far. It was As one means, irradiation with a relatively large beam diameter can be considered. However, since the intensity of ultraviolet rays is weak, the rate of change in the induced refractive index is slow, and as a result, it takes a very long time to manufacture the fiber grating.
【０００８】本発明における目的は、誘起屈折率変調の
振幅が長さ方向に均一で波長チャープのない高品質で長
尺なファイバグレーティングを効率的に作製する技術を
提供することにある。An object of the present invention is to provide a technique for efficiently producing a high-quality and long-length fiber grating in which the amplitude of induced refractive index modulation is uniform in the length direction and has no wavelength chirp.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題は紫外線照射に
よりコアから発生する可視光を常にモニターしながら、
紫外線を走査しつつ照射してファイバグレーティングを
作製することにより解決される。そこで本発明では可視
光モニターを用い、フィードバック制御を行うことによ
りコアに対して常に最適な紫外線照射を行うようにし
た。[Means for Solving the Problems] The above problem is to constantly monitor the visible light generated from the core by the irradiation of ultraviolet rays,
It is solved by irradiating while scanning ultraviolet rays to manufacture a fiber grating. Therefore, in the present invention, a visible light monitor is used to perform feedback control so that the core is always irradiated with optimum ultraviolet rays.
【００１０】即ち、上記課題を解決する本発明の構成
は、光ファイバの上に位相マスクを配置し、紫外線を前
記位相マスクを通して前記光ファイバのコアに向けて照
射しつつ紫外線を光ファイバの長手方向に走査していく
ことにより、ファイバグレーティングを作製する方法に
おいて、紫外線の照射に伴い前記光ファイバのコアから
発生する可視光のパワーが常に一定になるように、光フ
ァイバの長手方向及び光ファイバへの紫外光の照射方向
に対して直交する方向に沿う光ファイバの位置を制御す
ることを特徴とする。That is, according to the structure of the present invention which solves the above-mentioned problems, a phase mask is arranged on an optical fiber, and while the ultraviolet ray is irradiated toward the core of the optical fiber through the phase mask, the ultraviolet ray is elongated in the longitudinal direction of the optical fiber. In the method for producing a fiber grating by scanning in the direction, the power of visible light generated from the core of the optical fiber due to the irradiation of ultraviolet rays is always constant, and the longitudinal direction of the optical fiber and the optical fiber It is characterized in that the position of the optical fiber is controlled along a direction orthogonal to the irradiation direction of the ultraviolet light to the.
【００１１】また本発明の構成は、前記光ファイバのコ
アにはゲルマニュウムが添加されており、前記紫外線は
波長が２４０nm帯の光であり、前記可視光は波長が４０
０nm帯の光であることを特徴とする。Further, according to the structure of the present invention, germanium is added to the core of the optical fiber, the ultraviolet rays are light having a wavelength of 240 nm band, and the visible light has a wavelength of 40 nm.
It is characterized in that it is light in the 0 nm band.
【００１２】また本発明の構成は、光ファイバが設置さ
れる可動ステージと、前記可動ステージに設置された前
記光ファイバの上に設置される位相マスクと、紫外線を
発生する紫外レーザ光源と、発生した紫外線が導かれ、
この紫外線を反射して前記位相マスクを通して前記光フ
ァイバのコアに向けて照射させるとともに、照射時に
は、光ファイバの長手方向に沿い等速度で動かされる可
動ミラーと、前記可動ミラーと位相マスクとの間の光路
に配置され、光ファイバに照射される紫外線を光ファイ
バのコアに収束させるレンズと、前記光ファイバの片端
に接続されており、紫外線の照射に伴い前記光ファイバ
のコアで発生して光ファイバ中を導波してきた可視光を
受光し、受光した可視光の光強度を表示する光検知器と
を備えており、更に、前記可動ステージは、光ファイバ
の長手方向及びこの光ファイバに照射される紫外線の照
射方向に対して直交する方向に沿い移動できる構成とな
っていることを特徴とする。Further, the structure of the present invention comprises a movable stage on which an optical fiber is installed, a phase mask installed on the optical fiber installed on the movable stage, an ultraviolet laser light source for generating ultraviolet rays, and The ultraviolet rays that are generated are guided,
This ultraviolet ray is reflected and irradiated toward the core of the optical fiber through the phase mask, and at the time of irradiation, a movable mirror that is moved at a constant speed along the longitudinal direction of the optical fiber, and between the movable mirror and the phase mask. Is connected to one end of the optical fiber, which is arranged in the optical path of the optical fiber and converges the ultraviolet light radiated to the optical fiber to the core of the optical fiber. The movable stage is provided with a photodetector for receiving visible light guided in the fiber and displaying the intensity of the received visible light. Further, the movable stage irradiates the longitudinal direction of the optical fiber and this optical fiber. It is characterized in that it can move along a direction orthogonal to the irradiation direction of the ultraviolet rays.
【００１３】また本発明の構成は、光ファイバが設置さ
れる可動ステージと、前記可動ステージに設置された前
記光ファイバの上に設置される位相マスクと、紫外線を
発生する紫外レーザ光源と、発生した紫外線が導かれ、
この紫外線を反射して前記位相マスクを通して前記光フ
ァイバのコアに向けて照射させるとともに、照射時に
は、光ファイバの長手方向に沿い等速度で動かされる可
動ミラーと、前記可動ミラーと位相マスクとの間の光路
に配置され、光ファイバに照射される紫外線を光ファイ
バのコアに収束させるレンズと、前記光ファイバの片端
に接続されており、紫外線の照射に伴い前記光ファイバ
のコアで発生して光ファイバ中を導波してきた可視光を
受光し、受光した可視光の光強度に応じたパワーレベル
信号を出力する光検知器と、前記パワーレベル信号の大
きさから、光ファイバのコアの位置と、このコアに向け
て照射されている紫外線の照射位置とのズレを判定し、
このズレをゼロとするように、光ファイバの長手方向及
びこの光ファイバに照射される紫外線の照射方向に対し
て直交する方向に沿い前記可動ステージを移動するよう
制御する制御装置と、を備えていることを特徴とする。Further, the structure of the present invention comprises a movable stage on which an optical fiber is installed, a phase mask installed on the optical fiber installed on the movable stage, an ultraviolet laser light source for generating ultraviolet rays, and a generation source. The ultraviolet rays that are generated are guided,
This ultraviolet ray is reflected and irradiated toward the core of the optical fiber through the phase mask, and at the time of irradiation, a movable mirror that is moved at a constant speed along the longitudinal direction of the optical fiber, and between the movable mirror and the phase mask. Is connected to one end of the optical fiber, which is arranged in the optical path of the optical fiber and converges the ultraviolet light radiated to the optical fiber to the core of the optical fiber. A photodetector that receives visible light guided in the fiber and outputs a power level signal according to the light intensity of the received visible light, and the position of the core of the optical fiber from the magnitude of the power level signal. , Judge the deviation from the irradiation position of the ultraviolet rays radiated toward this core,
A control device for controlling the movable stage to move along the direction orthogonal to the longitudinal direction of the optical fiber and the irradiation direction of the ultraviolet light with which the optical fiber is irradiated so that this deviation is zero. It is characterized by being
【００１４】また本発明の構成は、光ファイバが設置さ
れる可動ステージと、前記可動ステージに設置された前
記光ファイバの上に設置される位相マスクと、紫外線を
発生する紫外レーザ光源と、発生した紫外線が導かれ、
この紫外線を反射して前記位相マスクを通して前記光フ
ァイバのコアに向けて照射させるとともに、照射時に
は、光ファイバの長手方向に沿い等速度で動かされる可
動ミラーと、前記可動ミラーと位相マスクとの間の光路
に配置され、光ファイバに照射される紫外線を光ファイ
バのコアに収束させるレンズと、前記光ファイバのうち
紫外線が照射される部分に近接して配置されており、紫
外線の照射に伴い前記光ファイバのコアで発生して光フ
ァイバの外部に放射してきた可視光を受光し、受光した
可視光の光強度に応じたパワーレベル信号を出力する光
検知器と、前記パワーレベル信号の大きさから、光ファ
イバのコアの位置と、このコアに向けて照射されている
紫外線の照射位置とのズレを判定し、このズレをゼロと
するように、光ファイバの長手方向及びこの光ファイバ
に照射される紫外線の照射方向に対して直交する方向に
沿い前記可動ステージを移動するよう制御する制御装置
と、を備えていることを特徴とする。Further, the structure of the present invention includes a movable stage on which an optical fiber is installed, a phase mask installed on the optical fiber installed on the movable stage, an ultraviolet laser light source for generating ultraviolet rays, and a generation source. The ultraviolet rays that are generated are guided,
This ultraviolet ray is reflected and irradiated toward the core of the optical fiber through the phase mask, and at the time of irradiation, a movable mirror that is moved at a constant speed along the longitudinal direction of the optical fiber, and between the movable mirror and the phase mask. A lens that is disposed in the optical path of the optical fiber and that converges the ultraviolet rays that are irradiated onto the optical fiber to the core of the optical fiber, and that is disposed in the vicinity of the portion of the optical fiber that is irradiated with the ultraviolet rays. An optical detector that receives visible light generated in the core of the optical fiber and radiated to the outside of the optical fiber, and outputs a power level signal according to the light intensity of the received visible light, and the magnitude of the power level signal. From the above, the deviation between the position of the core of the optical fiber and the irradiation position of the ultraviolet rays irradiated toward this core is determined, and the optical fiber is set so that this deviation is zero. Characterized in that it and a control device for controlling so as to move said movable stage along a direction perpendicular to the irradiation direction of the ultraviolet rays irradiated in the longitudinal direction and the optical fiber bus.
【００１５】また本発明の構成は、前記レンズは、光フ
ァイバの長手方向に沿い配置された円柱レンズであるこ
とを特徴とする。Further, the structure of the present invention is characterized in that the lens is a cylindrical lens arranged along the longitudinal direction of the optical fiber.
【００１６】また本発明の構成は、前記光ファイバのコ
アにはゲルマニュウムが添加されており、前記紫外線は
波長が２４０nm帯の光であり、前記可視光は波長が４０
０nm帯の光であることを特徴とする。Further, in the structure of the present invention, germanium is added to the core of the optical fiber, the ultraviolet rays are light in a wavelength band of 240 nm, and the visible light has a wavelength of 40 nm.
It is characterized in that it is light in the 0 nm band.
【００１７】ゲルマニュウムの添加された光ファイバの
コアに波長２４０nm付近の光を照射するとゲルマニュウ
ムに起因する欠陥（ＧｅＯ欠陥）から波長４００nm
（３．１ｅＶ）付近の可視光が放出される。この現象は
下記文献［３］にも示されている。
［３］M. Gallagher and U. Osterberg, "Time resolve
d 3.10eV luminescencein germanium-doped sillca gla
ss", Appl. Phys. Lett., vol. 63, no. 22, pp. 2987-
2989, 1993.When the core of the optical fiber containing germanium is irradiated with light having a wavelength of about 240 nm, the defect (GeO defect) caused by germanium causes a wavelength of 400 nm.
Visible light near (3.1 eV) is emitted. This phenomenon is also shown in the following document [3]. [3] M. Gallagher and U. Osterberg, "Time resolve
d 3.10eV luminescencein germanium-doped sillca gla
ss ", Appl. Phys. Lett., vol. 63, no. 22, pp. 2987-
2989, 1993.
【００１８】この光の強度は照射している紫外線の強度
に比例しており、光の大半はファイバ外に放射されるが
一部はファイバ内を導波し、弱いながらもファイバ両端
から観測することができる。したがって紫外線を走査し
ながら照射する場合に発生する可視光をファイバの片端
から常にモニターし、常に最大値（一定値）が得られる
ようにファイバの位置を制御すればコアに吸収される紫
外線の量も常に一定に保たれ、長さ方向の誘起屈折率変
化も一定になる。これにより長さ方向にBragg反射波長
が一様なファイバグレーティングが実現される。The intensity of this light is proportional to the intensity of the radiated ultraviolet light, and most of the light is emitted outside the fiber, but part of it is guided inside the fiber and is observed from both ends of the fiber although it is weak. be able to. Therefore, the amount of ultraviolet rays absorbed by the core is controlled by constantly monitoring the visible light generated when irradiating while scanning the ultraviolet rays from one end of the fiber and controlling the fiber position so that the maximum value (constant value) is always obtained. Is always kept constant, and the induced refractive index change in the length direction is also constant. This realizes a fiber grating with a uniform Bragg reflection wavelength in the length direction.
【００１９】[0019]
【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００２０】＜第１実施例＞図１は、本発明の第１の実
施例にかかるファイバグレーティングの作製装置を示
す。同図に示すように、固定ステージ１には光ファイバ
２が設置される。この光ファイバ２上には、光ファイバ
２の長手方向に沿って位相マスク３が配置されている。
固定ステージ１は、図１の紙面に対して直角方向（光フ
ァイバ２の長手方向及びこの光ファイバ２のコアに照射
される紫外線ビーム６（後述する）に対して直交する方
向）に移動することができるようになっている。また、
光ファイバ２の片端には、パワーメータ（光検知器）４
が接続されている。なお、光ファイバ２のコアにはゲル
マニュウムが添加されている。<First Embodiment> FIG. 1 shows an apparatus for producing a fiber grating according to a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, an optical fiber 2 is installed on the fixed stage 1. A phase mask 3 is arranged on the optical fiber 2 along the longitudinal direction of the optical fiber 2.
The fixed stage 1 should move in a direction perpendicular to the plane of the paper in FIG. 1 (a direction orthogonal to the longitudinal direction of the optical fiber 2 and an ultraviolet beam 6 (described later) with which the core of the optical fiber 2 is irradiated). You can do it. Also,
A power meter (photodetector) 4 is provided at one end of the optical fiber 2.
Are connected. Note that germanium is added to the core of the optical fiber 2.
【００２１】紫外レーザ光源５は、波長が２４０nm帯の
紫外線ビーム６を出射する。出射された紫外線ビーム６
は、反射ミラー７ａ，７ｂで反射されてビームエキスパ
ンダ８に入射され、このビームエキスパンダ８を通過す
ることにより、その光束が太い光束に変換される。光束
が太くされた紫外線ビーム６は、スリット９を通過して
細幅となり可動ミラー１０にて反射される。反射された
紫外線ビーム６は円柱レンズ１１により収束され、収束
された紫外線ビーム６は、光ファイバ２のコアに向けて
照射される。なお円柱レンズ１１は、光ファイバ２の長
手方向に沿って配置されている。The ultraviolet laser light source 5 emits an ultraviolet beam 6 having a wavelength of 240 nm. The emitted ultraviolet beam 6
Is reflected by the reflection mirrors 7a and 7b, is incident on the beam expander 8, and passes through the beam expander 8 to be converted into a thick light beam. The ultraviolet beam 6 having the thickened light flux passes through the slit 9 to be narrowed and is reflected by the movable mirror 10. The reflected ultraviolet beam 6 is converged by the cylindrical lens 11, and the converged ultraviolet beam 6 is irradiated toward the core of the optical fiber 2. The cylindrical lens 11 is arranged along the longitudinal direction of the optical fiber 2.
【００２２】光ファイバ２に紫外線ビーム６を照射する
ときには、可動ミラー１０を光ファイバ２の長手方向
（走査方向１２）に沿い等速で動かしていく。このよう
にすると、収束された紫外線ビーム６が光ファイバ２の
長手方向に沿って移動していくことができる。このよう
にすることにより、ファイバグレーティングが形成され
ていく。When irradiating the optical fiber 2 with the ultraviolet beam 6, the movable mirror 10 is moved at a constant speed along the longitudinal direction (scanning direction 12) of the optical fiber 2. By doing so, the converged ultraviolet beam 6 can move along the longitudinal direction of the optical fiber 2. By doing so, the fiber grating is formed.
【００２３】なお、可動ミラー１０を走査方向１２に沿
い等速で動かしていく際に、（円柱）レンズ１１も一緒
に動かしていくこともできる。特にレンズとして円柱レ
ンズ以外の集光レンズを用いるときには、レンズを動か
すようにするとよい。When the movable mirror 10 is moved along the scanning direction 12 at a constant speed, the (cylindrical) lens 11 can also be moved together. In particular, when a condenser lens other than the cylindrical lens is used as the lens, it is preferable to move the lens.
【００２４】波長が２４０nm帯となっている紫外線ビー
ム６を、ゲルマニュウムが添加されている光ファイバ２
のコアに照射すると、ゲルマニュウムに起因する欠陥
（ＧｅＯ欠陥）から、波長が４００nm帯の可視光が発生
する。発生した可視光は、大部分が光ファイバ２の外部
に放射されるが、その一部の可視光１３は光ファイバ２
内を導波してパワーメータ４に達する。パワーメータ４
は、受光した可視光の強度を検出して表示する。An optical fiber 2 containing germanium added to an ultraviolet beam 6 having a wavelength of 240 nm band.
When the core is irradiated, visible light having a wavelength of 400 nm band is generated from a defect (GeO defect) caused by germanium. Most of the generated visible light is radiated to the outside of the optical fiber 2, but a part of the visible light 13 is emitted from the optical fiber 2.
It guides inside and reaches the power meter 4. Power meter 4
Displays the intensity of the received visible light.
【００２５】そこで、パワーメータ４で表示する表示値
が常に最大値（一定値）になるように、可動ステージ１
の位置（図１の紙面に対して直角方向の位置）を手動に
より制御していくことにより、光ファイバ２に照射され
る紫外線量を常に一定にすることができる。このように
モニター制御をすることにより、長さ方向の誘導屈折率
変化が一定になり、長さ方向にBragg 反射波長が一様な
ファイバグレーティングを作製することができる。Therefore, the movable stage 1 is designed so that the display value displayed by the power meter 4 is always the maximum value (constant value).
By manually controlling the position (position in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1), the amount of ultraviolet rays applied to the optical fiber 2 can be made constant at all times. By controlling the monitor in this manner, the induced refractive index change in the length direction becomes constant, and a fiber grating having a uniform Bragg reflection wavelength in the length direction can be manufactured.
【００２６】ここでまず、モニター制御を行わないとき
のグレーティングの特性について説明する。図２に、こ
のときのグレーティングの反射スペクトルを示す。長さ
は３５mmであり、反射率は約８０％である。サイドロー
プが短波長側に片寄っており、ユニフォームなグレーテ
ィングではないことを示している。First, the characteristics of the grating when the monitor control is not performed will be described. FIG. 2 shows the reflection spectrum of the grating at this time. The length is 35 mm and the reflectance is about 80%. The side rope is offset to the short wavelength side, indicating that it is not a uniform grating.
【００２７】図３にこのグレーティングの群遅延特性を
示す。波長が長くなるにつれ群遅延量が増加しており、
チャープがかかっているがわかる。FIG. 3 shows the group delay characteristic of this grating. As the wavelength becomes longer, the amount of group delay increases,
You can see that it has a chirp.
【００２８】つぎに本装置においてモニター制御をした
場合のグレーティングの特性について説明する。図４
に、モニター制御した場合のグレーティングの反射スペ
クトルを示す。長さは同じく３５mmで反射率も約８０％
である。サイドロープが両側に対称的に存在し、理想的
なグレーティングに近いことを示している。Next, the characteristics of the grating when monitor control is performed in this apparatus will be described. Figure 4
The reflection spectrum of the grating under monitor control is shown in FIG. The length is 35mm and the reflectance is about 80%.
Is. It shows that the side ropes exist symmetrically on both sides, which is close to the ideal grating.
【００２９】図５に群遅延特性を示す。ピーク付近は群
遅延特性がフラットであり、群速度分散はほとんど零で
ある。このフラットな領域の両側の群遅延量が激しく変
化している波長帯はFabry-Perot 共鳴領域である。この
技術に関係する参考文献として下記［４］を挙げてお
く。
［４］V. Mizrahi and J. E. Sipe, "Optical properti
es of photosensitivefiber phase gratings", J. Ligh
twave Tech., vol. 11, no. 10, pp. 1513-1517, 1993.FIG. 5 shows group delay characteristics. The group delay characteristic is flat near the peak, and the group velocity dispersion is almost zero. The Fabry-Perot resonance region is the wavelength band in which the group delay amounts on both sides of this flat region change drastically. The following [4] is cited as a reference related to this technique. [4] V. Mizrahi and JE Sipe, "Optical properti
es of opticalfiber phase gratings ", J. Ligh
twave Tech., vol. 11, no. 10, pp. 1513-1517, 1993.
【００３０】このようにモニター制御した場合はユニフ
ォームなグレーティングが作製され、Bragg 反射波長の
周辺に零分散領域が得られる。この波長領域において信
号を反射する場合にはチャープの印加はほとんどなく光
信号の歪は少ない。When the monitor control is performed in this manner, a uniform grating is produced, and a zero dispersion region is obtained around the Bragg reflection wavelength. When the signal is reflected in this wavelength region, the chirp is hardly applied and the optical signal is little distorted.
【００３１】＜第２実施例＞次に本発明の第２の実施例
にかかるファイバグレーティングの作製装置を、図６を
参照して説明する。なお、図１に示す第１実施例と同一
機能をはたす部材には同一符号を付し、重複する説明は
省略する。<Second Embodiment> Next, a fiber grating manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. It should be noted that members having the same functions as those of the first embodiment shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
【００３２】図６に示すパワーメータ４Ａは、可視光１
３を受光すると、この可視光１３の光強度を示すパワー
レベル信号Ｐをコンピュータ（制御装置）１４に出力す
る。コンピュータ１４は、パワーレベル信号Ｐの大きさ
から、光ファイバ２のコアの位置と、このコアに向けて
照射されている紫外線ビーム６の照射位置とのズレを判
定する。そしてコンピュータ１４は、判定したズレをゼ
ロとするよう、可動ステージ１に対して制御信号Ｃを送
って、可動ステージ１を、図６の紙面に対して直角方向
に沿い移動させるよう制御する。このようなフィードバ
ック制御を行なうことにより、紫外線ビーム６は、自動
的に、光ファイバのコアに向けて正確に照射される。The power meter 4A shown in FIG.
When 3 is received, the power level signal P indicating the light intensity of the visible light 13 is output to the computer (control device) 14. From the magnitude of the power level signal P, the computer 14 determines the deviation between the position of the core of the optical fiber 2 and the irradiation position of the ultraviolet beam 6 irradiated toward this core. Then, the computer 14 sends a control signal C to the movable stage 1 so that the determined deviation becomes zero, and controls the movable stage 1 to move along the direction perpendicular to the paper surface of FIG. By performing such feedback control, the ultraviolet beam 6 is automatically and accurately applied to the core of the optical fiber.
【００３３】第２の実施例にかかるファイバグレーティ
ングの作製装置によれば、第１の実施例の装置に比べ
て、さらに高精度に長尺なファイバグレーティングを作
製することができる。According to the apparatus for producing a fiber grating according to the second embodiment, it is possible to produce a long fiber grating with higher accuracy than the apparatus according to the first embodiment.
【００３４】＜第３実施例＞第１実施例や第２実施例の
ようにファイバを伝播してきた可視光をモニターする方
法ではもともと微弱な可視光の一部の光しか利用できな
いため、場合によっては正確な制御が困難になるおそれ
がある。特に紫外レーザ光のパワーが小さいときは極め
て微弱になるおそれがある。またファイバを伝播してき
た可視光をモニターする方法では、形成されつつあるフ
ァイバグレーティングの反射スペクトルをリアルタイム
で観測することが困難である。なぜなら可視光のパワー
が微弱なため、たとえ近赤外光であっても観測光とのパ
ワーの分離が困難であるためである。<Third Embodiment> In the method of monitoring visible light propagating through the fiber as in the first and second embodiments, since only a part of the weak visible light can be used, it may be necessary. Can be difficult to control accurately. Especially when the power of the ultraviolet laser light is small, it may become extremely weak. Further, it is difficult to observe the reflection spectrum of the fiber grating being formed in real time by the method of monitoring visible light propagating through the fiber. This is because the power of visible light is weak and it is difficult to separate the power from the observation light even for near infrared light.
【００３５】このような問題点を解決するためには、図
７に示すような第３の実施例にかかるファイバグレーテ
ィングの作製装置を用いれば良い。この実施例では光検
出器として高感度なＣＣＤ（Charge Coupled Device ）
カメラ１５を、光ファイバ２のうち紫外線ビーム６を照
射している部分の近くに配置している。このＣＣＤカメ
ラ１５は、光ファイバ２の外部に放射された可視光１３
ａを受光して可視光１３ａの量を直接計測し、計測した
光強度を示すパワーレベル信号Ｐｃを出力する。ＣＣＤ
カメラ１５の配置位置は、紫外線ビーム６が位相マスク
３により回折されて生じた回折光（−１次光１６および
＋１次光１７）を避けることができる位置に配置してい
る。またＣＣＤカメラ１５の保護のため、わずかに残存
する０次の回折光を遮断する紫外線カットフィルタ１８
を、ＣＣＤカメラ１５の直前に設置することが望まし
い。In order to solve such a problem, a fiber grating manufacturing apparatus according to the third embodiment as shown in FIG. 7 may be used. In this embodiment, a high sensitivity CCD (Charge Coupled Device) is used as a photodetector.
The camera 15 is arranged near the portion of the optical fiber 2 which is radiating the ultraviolet beam 6. The CCD camera 15 uses the visible light 13 emitted to the outside of the optical fiber 2.
A is received, the amount of visible light 13a is directly measured, and a power level signal Pc indicating the measured light intensity is output. CCD
The camera 15 is arranged at a position where the diffracted light (−1st order light 16 and + 1st order light 17) generated by the ultraviolet beam 6 diffracted by the phase mask 3 can be avoided. Further, for protection of the CCD camera 15, an ultraviolet cut filter 18 for blocking the slightly remaining 0th order diffracted light.
Is preferably installed immediately before the CCD camera 15.
【００３６】コンピュータ１４ａは、パワーレベル信号
Ｐｃの大きさから、光ファイバ２のコアの位置と、この
コアに向けて照射されている紫外線ビーム６の照射位置
とのズレを判定する。そしてコンピュータ１４ａは、判
定したズレをゼロとするよう、可動ステージ１に対して
制御信号Ｃｃを送って、可動ステージ１を、図７の紙面
に対して直角方向に沿い移動させるよう制御する。この
ようなフィードバック制御を行なうことにより、紫外線
ビーム６は、光ファイバのコアに向けて正確に照射され
る。The computer 14a determines the deviation between the position of the core of the optical fiber 2 and the irradiation position of the ultraviolet beam 6 irradiated toward this core from the magnitude of the power level signal Pc. Then, the computer 14a sends a control signal Cc to the movable stage 1 so that the determined deviation becomes zero, and controls the movable stage 1 to move along the direction perpendicular to the paper surface of FIG. By performing such feedback control, the ultraviolet beam 6 is accurately irradiated toward the core of the optical fiber.
【００３７】第３の実施例では、光ファイバ２の外部に
放射される光強度の大きい可視光１３ａを検出して制御
をしているため、正確な制御が容易にできる。In the third embodiment, since the visible light 13a having a high light intensity emitted to the outside of the optical fiber 2 is detected and controlled, accurate control can be easily performed.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば高
品質な、チャープのきわめて少ないファイバグレーティ
ングが実現される。現在、光伝送路の大容量化の方法の
ひとつとして波長多重伝送が有望視されている。また非
線形光学効果である４光波混合による波長変換技術も最
近注目されている。このような技術には狭帯域のバンド
パスフィルタが不可欠である。また分散補償デバイスと
してファイバグレーティングを用いる場合、分散補償量
を増大させるためには長さをできるだけ長くする必要が
あると考えられる。本発明により、このような要求に応
じることができ、高性能なファイバグレーティングが大
量生産できるようになる。As described above, according to the present invention, a high-quality fiber grating with extremely small chirp can be realized. At present, wavelength multiplexing transmission is regarded as a promising method as one of the methods for increasing the capacity of optical transmission lines. In addition, a wavelength conversion technique based on four-wave mixing, which is a nonlinear optical effect, has recently attracted attention. A narrow-band bandpass filter is indispensable for such a technique. When a fiber grating is used as the dispersion compensating device, it is considered necessary to make the length as long as possible in order to increase the amount of dispersion compensation. According to the present invention, it is possible to meet such requirements and mass-produce high-performance fiber gratings.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本発明の第１の実施例にかかるファイバグレー
ティングの作製装置を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing an apparatus for producing a fiber grating according to a first embodiment of the present invention.
【図２】モニター制御を行なわないで作製したファイバ
グレーティングの反射スペクトルを示す特性図。FIG. 2 is a characteristic diagram showing a reflection spectrum of a fiber grating produced without performing monitor control.
【図３】モニター制御を行なわないで作製したファイバ
グレーティングの群遅延特性をを示す特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram showing group delay characteristics of a fiber grating manufactured without performing monitor control.
【図４】モニター制御を行なって作製したファイバグレ
ーティングの反射スペクトルを示す特性図。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a reflection spectrum of a fiber grating produced by performing monitor control.
【図５】モニター制御を行なって作製したファイバグレ
ーティングの群遅延特性を示す特性図。FIG. 5 is a characteristic diagram showing group delay characteristics of a fiber grating produced by performing monitor control.
【図６】本発明の第２の実施例にかかるファイバグレー
ティングの作製装置を示す構成図。FIG. 6 is a configuration diagram showing a device for manufacturing a fiber grating according to a second embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第３の実施例にかかるファイバグレー
ティングの作製装置を示す構成図。FIG. 7 is a configuration diagram showing an apparatus for producing a fiber grating according to a third embodiment of the present invention.
１ 可動ステージ ２ 光ファイバ ３ 位相マスク ４ａ，４ｂ パワーメータ（光検知器） ５ 紫外レーザ光源 ６ 紫外線ビーム ７ａ，７ｂ 反射ミラー ８ ビームエキスパンダ ９ スリット １０ 可動ミラー １１ 円柱レンズ １２ 走査方向 １３，１３ａ 可視光 １４ａ，１４ｂ コンピュータ １５ ＣＣＤカメラ １６ −１次光 １７ ＋１次光 １８ 紫外線カットフィルタ Ｐ，Ｐｃ パワーレベル信号 Ｃ，Ｃｃ 制御信号 1 movable stage 2 optical fiber 3 phase mask 4a, 4b Power meter (photodetector) 5 Ultraviolet laser light source 6 UV beam 7a, 7b Reflective mirror 8 beam expander 9 slits 10 movable mirror 11 cylindrical lens 12 scanning direction 13,13a visible light 14a, 14b computer 15 CCD camera 16 -1st order light 17 + 1st order light 18 UV cut filter P, Pc power level signal C, Cc control signal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−286066（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−281043（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−189819（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−101322（ＪＰ，Ａ) 特表 平９−508713（ＪＰ，Ａ) 国際公開94／017448（ＷＯ，Ａ１) 国際公開95／22068（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/00 - 6/02 G02B 6/10 G02B 6/16 - 6/22 G02B 6/44 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-8-286066 (JP, A) JP-A-7-281043 (JP, A) JP-A-9-189819 (JP, A) JP-A-8- 101322 (JP, A) Tokuhyo 9-508713 (JP, A) International publication 94/017448 (WO, A1) International publication 95/22068 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 6/00-6/02 G02B 6/10 G02B 6/16-6/22 G02B 6/44
Claims (7)
紫外線を前記位相マスクを通して前記光ファイバのコア
に向けて照射しつつ紫外線を光ファイバの長手方向に走
査していくことにより、ファイバグレーティングを作製
する方法において、 紫外線の照射に伴い前記光ファイバのコアから発生する
可視光のパワーが常に一定になるように、光ファイバの
長手方向及び光ファイバへの紫外光の照射方向に対して
直交する方向に沿う光ファイバの位置を制御することを
特徴とするファイバグレーティングの作製方法。1. A phase mask is disposed on the optical fiber,
A method of producing a fiber grating by scanning ultraviolet light in the longitudinal direction of the optical fiber while irradiating the core of the optical fiber through the phase mask, wherein the core of the optical fiber is irradiated with the irradiation of ultraviolet light. The position of the optical fiber along the longitudinal direction of the optical fiber and the direction orthogonal to the irradiation direction of the ultraviolet light to the optical fiber is controlled so that the power of visible light generated from the optical fiber is always constant. Fiber grating fabrication method.
ムが添加されており、前記紫外線は波長が２４０nm帯の
光であり、前記可視光は波長が４００nm帯の光であるこ
とを特徴とする請求項１のファイバグレーティングの作
製方法。2. The core of the optical fiber is doped with germanium, the ultraviolet light is light having a wavelength of 240 nm band, and the visible light is light having a wavelength band of 400 nm. 1. A manufacturing method of the fiber grating of 1.
と、 前記可動ステージに設置された前記光ファイバの上に設
置される位相マスクと、 紫外線を発生する紫外レーザ光源と、 発生した紫外線が導かれ、この紫外線を反射して前記位
相マスクを通して前記光ファイバのコアに向けて照射さ
せるとともに、照射時には、光ファイバの長手方向に沿
い等速度で動かされる可動ミラーと、 前記可動ミラーと位相マスクとの間の光路に配置され、
光ファイバに照射される紫外線を光ファイバのコアに収
束させるレンズと、 前記光ファイバの片端に接続されており、紫外線の照射
に伴い前記光ファイバのコアで発生して光ファイバ中を
導波してきた可視光を受光し、受光した可視光の光強度
を表示する光検知器とを備えており、 更に、前記可動ステージは、光ファイバの長手方向及び
この光ファイバに照射される紫外線の照射方向に対して
直交する方向に沿い移動できる構成となっていることを
特徴とするファイバグレーティングの作製装置。3. A movable stage on which an optical fiber is installed, a phase mask installed on the optical fiber installed on the movable stage, an ultraviolet laser light source for generating ultraviolet light, and the generated ultraviolet light is guided. While reflecting this ultraviolet light and irradiating it toward the core of the optical fiber through the phase mask, at the time of irradiation, a movable mirror that is moved at a constant speed along the longitudinal direction of the optical fiber, and the movable mirror and the phase mask Placed in the optical path between
A lens that converges the ultraviolet light irradiated on the optical fiber to the core of the optical fiber, and is connected to one end of the optical fiber, and is generated in the core of the optical fiber with the irradiation of the ultraviolet light and guided in the optical fiber. And a photodetector for displaying the light intensity of the received visible light, wherein the movable stage further comprises a longitudinal direction of the optical fiber and an irradiation direction of the ultraviolet ray irradiated to the optical fiber. An apparatus for producing a fiber grating, which is configured to be movable along a direction orthogonal to the.
と、 前記可動ステージに設置された前記光ファイバの上に設
置される位相マスクと、 紫外線を発生する紫外レーザ光源と、 発生した紫外線が導かれ、この紫外線を反射して前記位
相マスクを通して前記光ファイバのコアに向けて照射さ
せるとともに、照射時には、光ファイバの長手方向に沿
い等速度で動かされる可動ミラーと、 前記可動ミラーと位相マスクとの間の光路に配置され、
光ファイバに照射される紫外線を光ファイバのコアに収
束させるレンズと、 前記光ファイバの片端に接続されており、紫外線の照射
に伴い前記光ファイバのコアで発生して光ファイバ中を
導波してきた可視光を受光し、受光した可視光の光強度
に応じたパワーレベル信号を出力する光検知器と、 前記パワーレベル信号の大きさから、光ファイバのコア
の位置と、このコアに向けて照射されている紫外線の照
射位置とのズレを判定し、このズレをゼロとするよう
に、光ファイバの長手方向及びこの光ファイバに照射さ
れる紫外線の照射方向に対して直交する方向に沿い前記
可動ステージを移動するよう制御する制御装置と、 を備えていることを特徴とするファイバグレーティング
の作製装置。4. A movable stage on which an optical fiber is installed, a phase mask installed on the optical fiber installed on the movable stage, an ultraviolet laser light source for generating ultraviolet light, and the generated ultraviolet light is guided. While reflecting this ultraviolet light and irradiating it toward the core of the optical fiber through the phase mask, at the time of irradiation, a movable mirror that is moved at a constant speed along the longitudinal direction of the optical fiber, and the movable mirror and the phase mask Placed in the optical path between
A lens that converges the ultraviolet light irradiated on the optical fiber to the core of the optical fiber, and is connected to one end of the optical fiber, and is generated in the core of the optical fiber with the irradiation of the ultraviolet light and guided in the optical fiber. A photodetector that receives visible light and outputs a power level signal according to the intensity of the received visible light; from the magnitude of the power level signal, the position of the optical fiber core and the direction toward this core. Judge the deviation from the irradiation position of the ultraviolet rays being irradiated, so as to make this deviation zero, along the direction orthogonal to the longitudinal direction of the optical fiber and the irradiation direction of the ultraviolet rays irradiated to this optical fiber, A device for producing a fiber grating, comprising: a control device that controls the movable stage to move.
と、 前記可動ステージに設置された前記光ファイバの上に設
置される位相マスクと、 紫外線を発生する紫外レーザ光源と、 発生した紫外線が導かれ、この紫外線を反射して前記位
相マスクを通して前記光ファイバのコアに向けて照射さ
せるとともに、照射時には、光ファイバの長手方向に沿
い等速度で動かされる可動ミラーと、 前記可動ミラーと位相マスクとの間の光路に配置され、
光ファイバに照射される紫外線を光ファイバのコアに収
束させるレンズと、 前記光ファイバのうち紫外線が照射される部分に近接し
て配置されており、紫外線の照射に伴い前記光ファイバ
のコアで発生して光ファイバの外部に放射してきた可視
光を受光し、受光した可視光の光強度に応じたパワーレ
ベル信号を出力する光検知器と、 前記パワーレベル信号の大きさから、光ファイバのコア
の位置と、このコアに向けて照射されている紫外線の照
射位置とのズレを判定し、このズレをゼロとするよう
に、光ファイバの長手方向及びこの光ファイバに照射さ
れる紫外線の照射方向に対して直交する方向に沿い前記
可動ステージを移動するよう制御する制御装置と、 を備えていることを特徴とするファイバグレーティング
の作製装置。5. A movable stage on which an optical fiber is installed, a phase mask installed on the optical fiber installed on the movable stage, an ultraviolet laser light source for generating ultraviolet light, and the generated ultraviolet light is guided. While reflecting this ultraviolet light and irradiating it toward the core of the optical fiber through the phase mask, at the time of irradiation, a movable mirror that is moved at a constant speed along the longitudinal direction of the optical fiber, and the movable mirror and the phase mask Placed in the optical path between
A lens that converges the ultraviolet light that irradiates the optical fiber to the core of the optical fiber, and is arranged close to the part of the optical fiber that is irradiated by the ultraviolet light, and is generated in the core of the optical fiber with the irradiation of the ultraviolet light. A photodetector that receives visible light radiated to the outside of the optical fiber and outputs a power level signal according to the light intensity of the received visible light; and from the magnitude of the power level signal, the core of the optical fiber And the irradiation position of the ultraviolet rays radiated toward this core are determined, and the longitudinal direction of the optical fiber and the irradiation direction of the ultraviolet rays radiated to this optical fiber are determined so that this deviation is zero. And a control device for controlling the movable stage to move along a direction orthogonal to the fiber grating manufacturing device.
沿い配置された円柱レンズであることを特徴とする請求
項３または請求項４または請求項５のファイバグレーテ
ィングの作製装置。6. The fiber grating manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the lens is a cylindrical lens arranged along the longitudinal direction of the optical fiber.
ムが添加されており、前記紫外線は波長が２４０nm帯の
光であり、前記可視光は波長が４００nm帯の光であるこ
とを特徴とする請求項３または請求項４または請求項５
または請求項６のファイバグレーティングの作製装置。7. The core of the optical fiber is doped with germanium, the ultraviolet light is light having a wavelength of 240 nm, and the visible light is light having a wavelength of 400 nm. 3 or claim 4 or claim 5
Alternatively, the apparatus for producing the fiber grating according to claim 6.
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|---|---|---|---|
| JP19999196A JP3427961B2 (en) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | Method and apparatus for producing fiber grating |
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Publications (2)
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| JPH1048450A JPH1048450A (en) | 1998-02-20 |
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Family
ID=16416984
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| JP (1) | JP3427961B2 (en) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| EP3290971A1 (en) * | 2016-09-02 | 2018-03-07 | National Research Council of Canada | Automated system for trans-jacket fiber bragg grating inscription and manufacturing |
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|---|---|---|---|---|
| AUPP209298A0 (en) * | 1998-03-02 | 1998-03-26 | Uniphase Fibre Components Pty Limited | Grating writing techniques |
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| US8828624B2 (en) * | 2009-08-03 | 2014-09-09 | Ipg Photonics Corporation | Method and device for fabricating volume Bragg gratings |
-
1996
- 1996-07-30 JP JP19999196A patent/JP3427961B2/en not_active Expired - Lifetime
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| US10520669B2 (en) | 2016-09-02 | 2019-12-31 | National Research Council Of Canada | Automated system for trans-jacket fibre Bragg grating inscription and manufacturing |
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